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L’albédo // Albedo

Quand j’aborde le réchauffement climatique dans l’Arctique, je fais souvent référence à l’albédo qui joue un rôle très important dans la hausse des températures. Plusieurs visiteurs de mon blog m’ont demandé des explications sur ce phénomène.

Pour faire simple, on peut dire que l’albédo – ou albedo – est la fraction de l’énergie solaire qui est renvoyée vers l’atmosphère. Le mot est emprunté au latin albedo signifiant « blancheur. »

L’albédo permet de calculer, grâce à un facteur entre 0 et 100, le rayonnement solaire réfléchi par une surface, 0 correspondant à une surface absorbant tous les rayons, et 100 à une surface renvoyant tous les rayons. Plus le rayonnement absorbé par la surface est important et moins il est réfléchi, plus la surface chauffe. Les objets noirs ont une valeur albédo faible; ils absorbent donc une grosse partie des rayons du soleil et se réchauffent fortement. Les objets blancs ont un albédo élevé et réfléchissent les rayons du soleil beaucoup plus fortement, de sorte qu’ils se réchauffent moins rapidement.

La banquise a un albédo proche de 100; elle peut renvoyer jusqu’à 70 % de l’énergie solaire pour la glace nue, voire 90 % quand elle est couverte de neige fraîche, quand l’océan n’en renvoie que 10 %. Cela signifie que la fonte de la glace de mer a un effet négatif, puisque l’eau absorbe alors plus l’énergie solaire que la glace, et que sa surface se réchauffe plus vite, accroissant encore la fonte de la glace dans une boucle de rétroaction positive. L’atténuation de l’albédo accélère ainsi encore le réchauffement dans les régions polaires.

On a beaucoup accusé les particules de carbone noir d’être responsables de la chute de l’albédo dans l’Arctique, mais les dernières études montrent que leur impact n’est pas aussi significatif qu’on le pensait. Les mesures satellitaires montrent une baisse de l’albédo dans le secteur arctique estimée à -1,2 à -1,5 % par décennie entre mars et septembre sur la période entre 1982 et 2014. Néanmoins, dans cette tendance, la part des dépôts de carbone noir est mal connue. La conclusion d’une étude effectuée en 2017 (voir ma note du 16 juillet 2017) était que le risque d’intensification des feux de forêts, et donc de la fonte du Groenland, doit être pris au sérieux, même si la relation entre les deux phénomènes est à peine prouvée à ce stade. Pour les auteurs de cette étude, le réchauffement de la température atmosphérique et de l’océan restait la principale cause de la fonte du Groenland, plus que les particules de carbone noir en provenance des feux de forêts.

Les auteurs d’une nouvelle étude parue dans les Proceedings de l’Académie Nationale des Sciences le 11 novembre 2019 ont pu déterminer quels étaient les principaux acteurs responsables de la diminution de l’albédo. Grâce à de multiples jeux de données et à un modèle couplant climat et chimie, ils ont pu exclure l’effet associé aux dépôts de noir de carbone. Cet effet a été jugé « marginal ». Au final, les données montrent que c’est la réduction de la couverture neigeuse – sur les continents et sur la glace – qui a joué le rôle le plus important. Ce recul fait suite à la hausse de la température et à la raréfaction des précipitations neigeuses. Il expliquerait 70 % de la baisse de l’albédo. Les 30 % restant seraient le résultat du recul de la banquise arctique et de la diminution de son épaisseur.

Les glaciers de l’Arctique, et du Groenland en particulier, ne sont toutefois pas les seuls à recevoir la suie des feux de forêt. Les glaciers de l’Himalaya et du Plateau Tibétain fondent eux aussi plus rapidement à cause des nuages ​​de suie provenant des gaz d’échappement des véhicules diesel et des feux d’écobuage, essentiellement en Inde. On trouve des concentrations de carbone noir dans l’Himalaya, un univers censé être vierge et d’une grande pureté.
L’Inde et la Chine produisent environ un tiers du carbone noir dans le monde, et les deux pays tardent à prendre des mesures. La réduction des émissions de carbone noir serait relativement peu coûteuse et aiderait à réduire sensiblement le réchauffement climatique.
En fait, les gouvernements indien et chinois sont réticents à proposer des plans visant à réduire les émissions de carbone noir parce qu’ils veulent que l’attention reste concentrée sur les pays riches qui, selon eux, doivent tout d’abord réduire leurs émissions de dioxyde de carbone.

C’est anecdotiques, mais voivi un exemple de la faculté du blanc à renvoyer la lumière et celle du noir à l’absorber. Dans les années 1960, une équipe de coureurs cyclistes professionnels était sponsorisée par la marque Peugeot. Les maillots avaient des damiers noirs et blancs et la marque était écrite en grosses lettres noires. Je me souveins qu’un soir d’étape du Tour de France, un des coureurs de l’équipe s’est mis torse nu et le nom de la marque était inscrit sur la peau de son dos!

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When I talk about global warming in the Arctic, I often refer to the albedo, which plays a very important role in rising temperatures. Several visitors to my blog have asked me for an explanation of this phenomenon.

Simply put, we can say that the albedo is the fraction of solar energy that is sent back to the atmosphere. The word is borrowed from the Latin albedo meaning « whiteness. »

The albedo makes it possible to calculate, thanks to a factor between 0 and 100, the solar radiation reflected by a surface, 0 corresponding to a surface absorbing all the rays, and 100 to a surface sending back all the rays. The more radiation absorbed by the surface and the less it is reflected, the more the surface heats up. Black objects have a low albedo value and therefore absorb a large part of the sun’s rays and heat up strongly. White objects have a high albedo and reflect the sun’s rays much more strongly, so they heat up less quickly.

The ice sheet has an albedo close to 100; it can reflect up to 70% of solar energy for bare ice, even 90% when it is covered with fresh snow, whereas the ocean only reflects 10%. This means that the melting of the sea ice has a negative effect, since the water then absorbs more solar energy than the ice, and its surface heats up faster, further increasing the melting of the sea ice in a positive feedback loop. The attenuation of the albedo thus further accelerates warming in the polar regions.

Black carbon particles have been widely blamed for the drop in albedo in the Arctic, but the latest studies show that their impact is not as significant as previously thought. Satellite measurements show a drop in albedo in the Arctic sector estimated at -1.2 to -1.5% per decade between March and September over the period between 1982 and 2014. Nevertheless, in this trend, the share of black carbon deposits is poorly understood. The conclusion of a study carried out in 2017 (see my post of July 16th, 2017) was that the risk of intensification of forest fires, and therefore of the melting of Greenland, must be taken seriously, even if the relationship between the two phenomena is barely proven at this stage. For the authors of this study, the warming of the atmospheric and ocean temperature remained the main cause of the melting of Greenland, more than the black carbon particles from the forest fires.

The authors of a new study published in the Proceedings of the National Academy of Sciences on November 11th, 2019 were able to determine which were the main players responsible for the decrease in albedo. Thanks to multiple datasets and a model combining climate and chemistry, they were able to exclude the effect associated with carbon black deposits. This effect was considered « marginal ». In the end, the data shows that it was the reduction in snow cover – on the continents and on the ice – that played the most important role. This decline follows the rise in temperature and the scarcity of snowfall. It would explain 70% of the drop in albedo. The remaining 30% would be the result of the retreat of the Arctic sea ice and the reduction in its thickness.

The glaciers of the Arctic, and of Greenland in particular, however, are not the only ones to receive soot from forest fires. Glaciers in the Himalayas and Tibetan Plateau are also melting faster due to soot clouds from diesel vehicle exhausts and burning fires, mostly in India. Concentrations of black carbon are found in the Himalayas, a universe believed to be pristine and of high purity.
India and China produce around a third of the world’s black carbon, and both countries are slow to take action. Reducing black carbon emissions would be relatively inexpensive and would help significantly reduce global warming.
In fact, the Indian and Chinese governments are reluctant to come up with plans to cut black carbon emissions because they want attention to remain focused on rich countries which they say must cut emissions first. of carbon dioxide.

Valeurs de l’albédo selon les surfaces (Source: Futura-Sciences)

La surface blanche immaculée du Groenland favorise l’albédo (Photo: C. Grandpey)

Du plastique jusqu’en Antarctique ! // Plastic as far as Antarctica !

Cela fait longtemps que les écologistes et les scientifiques le répètent : les plastiques ont envahi notre planète et se retrouvent partout, des rivières jusqu’aux océans, et des vallées jusqu’au sommet des montagnes. Des particules de plastique ont même été prélevées à haute altitude dans l’Himalaya. Jusqu’à ces derniers temps, l’Antarctique semblait épargné par l’invasion plastique, mais ce n’est plus vrai.
Des chercheurs de l’Université de Canterbury (Nouvelle-Zélande) ont pour la première fois découvert des microplastiques – de minuscules particules pouvant être ingérées – dans la neige fraîchement tombée de l’Antarctique. La découverte vient s’ajouter à des études récentes sur ce type de plastique qui peut être si petit qu’il est invisible à l’œil nu. Les microplastiques peuvent provenir de la décomposition de morceaux de plastique plus gros; ils peuvent aussi être produits pour créer, par exemple,une texture granuleuse dans le dentifrice et les crèmes solaires.
Les scientifiques de Canterbury ont recueilli des échantillons sur 19 sites en Antarctique, y compris le long de la plate-forme glaciaire de Ross, et ont trouvé des microplastiques dans chaque échantillon prélevé. Les chercheurs ont dénombré en moyenne 29 particules par litre de neige fondue.
Les chercheurs ont identifié 13 types de plastiques différents, le plus courant étant le polyéthylène téréphtalate (PET), un type de plastique fréquemment utilisé dans la fabrication de bouteilles de boissons, d’emballages alimentaires et de tissus. Le PET a été trouvé dans 79 % des échantillons. Cette découverte met en évidence l’étendue de la pollution plastique jusque dans les régions les plus reculées du monde.
Début 2022, des recherches ont révélé pour la première fois des traces de plastique dans le sang d’êtres humains. Les impacts sur le long terme ne sont pas encore connus. Malheureusement, l’utilisation des plastiques dans le monde semble peu susceptible de diminuer. Les derniers chiffres révèlent que la production de plastique devrait quadrupler d’ici 2050.
En y réfléchissant bien, on se rend vite compte que les plastiques sont présents dans l’air que l’on respire ou digérés lors de la consommation de poissons et d’autres aliments. Une étude réalisée en 2019 par la World Wildlife Federation a révélé que les humains mangent ou inhalent environ 2 000 minuscules particules de plastique chaque semaine. Beaucoup sont ingérées à partir d’eau en bouteille et d’eau du robinet.
Il faut savoir aussi que les microplastiques sont susceptibles d’augmenter l’impact du réchauffement climatique. Les champs de neige, les calottes glaciaires et les glaciers du monde entier fondent déjà rapidement, et les scientifiques expliquent que les microplastiques de couleur foncée qui se déposent sur la neige et la glace peuvent aggraver les choses en absorbant la lumière du soleil et en entravant l’albédo, l’aptitude de la surface immaculée des étendues de neige, des champs de glace et des glaciers à réfléchir une grande partie de la lumière du soleil. D’autres particules nocives telles que le carbone noir se déposent sur les champs de glace et les glaciers de l’Himalaya, ce qui accélère leur fonte.
Source : Market Watch.

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Environmentalists ansd scientists have warned us for a long time that plastics have invaded our planet and can be found everywhhere,from the erivers to the seas, from the roads to the mountains. Plastic particles have even been found high up in the Himalayas. Up to now, Antarctica seemed to have been spared by the plastic invasion, but this is no longer true.

Researchers at the University of Canterbury (New Zealand) have for the first time found microplastics — tiny particles that can be ingested — in freshly fallen Antarctic snow. The discovery joins a small collection of recent research on this type of plastic, which can be so small it is invisible to the naked eye and is derived both from the breakdown of larger plastic pieces or is produced this small to create grit in toothpaste and sunscreens, for instance.

The Canterbury scientists collected samples from 19 sites in Antarctica, including along the Ross Ice Shelf, and found microplastics in every single sample taken. The researchers found an average of 29 particles per liter of melted snow.

The research team identified 13 different types of plastics and the most common was polyethylene terephthalate (PET), a common type of plastic used in making drink bottles, food packaging and fabrics. PET was found in 79% of the samples. The discovery highlights the extent of plastic pollution into even the most remote regions of the world.

Research earlier this year found evidence of plastic in the bloodstream of humans for the first time. What long-lasting impacts can be expected is not yet known. Unfortunately, the use of plastics around the world seems unlikely to decline. The latest figures reveal that plastic production is expected to quadruple by 2050.

Thinking over it, plastics are known to be inhaled from the air or digested when eating fish, for instance, and other food. A 2019 study by the World Wildlife Federation revealed that humans eat or breathe in about 2,000 tiny plastic particles each week. Many are ingested from bottled and tap water.

Microplastics may also be increasing the impact of global warming. Snowfields, ice caps and glaciers around the world are already melting fast, and scientists say dark-colored microplastics deposited on them can make things worse by absorbing sunlight and enhancing local heating.

Clean snowpacks, icefields and glaciers can reflect much of the sunlight, but other polluting particles such as black carbon have also been found on icefields and glaciers of the Himalayas — and scientists say they accelerate the melting there.

Source: MarketWatch.

Surface immaculée de la banquise? Peut-être pas autant qu’on pourrait le penser ! (Photo: C. Grandpey)

Le verdissement des Alpes // The greening of the Alps

En Europe, les Alpes sont souvent associées à des images de montagnes et de villages recouverts de neige. Avec le réchauffement climatique, cette image idyllique s’est modifiée et elle est source d’inquiétude. Une nouvelle étude publiée dans la revue Science confirme une tendance qui n’augure rien de bon pour les stations de sports d’hiver : les Alpes sont en train de virer du blanc au vert. Les auteurs de l’étude expliquent qu’un processus de « verdissement » affecte de vastes zones du massif alpin. Le terme « verdissement » fait référence à une augmentation de la croissance et de la propagation de la végétation, un phénomène qui peut accélérer le changement climatique.
Le verdissement peut, potentiellement, avoir quelques conséquences positives, mais les conséquences négatives sont beaucoup plus nombreuses. Selon l’étude, le phénomène de verdissement se produit sur 77% des Alpes européennes au-dessus de la limite des arbres. Une estimation antérieure indiquait que le verdissement se produisait sur seulement 56 % de cette zone. Les chercheurs ont également constaté que la couverture neigeuse avait considérablement diminué dans 10 % des Alpes. Les chiffres s’appuient sur 38 années de données. Les scientifiques ont analysé les informations fournies par les missions Landsat, un ensemble de huit satellites qui utilisent des capteurs à distance pour collecter des données.
Bien que 10 % puisse sembler petit, l’impact potentiel est important. La neige joue certes un rôle important dans les écosystèmes, mais elle est essentielle pour la population car c’est une source d’eau potable. Quarante pour cent de l’eau potable en Europe provient des Alpes qui sont surnommées le « château d’eau » de l’Europe. Une réduction de la quantité de neige ne signifie pas qu’il y aura moins d’eau potable disponible à court terme, mais cela laisse entrevoir une tendance inquiétante sur le long terme.
Le dioxyde de carbone joue de toute évidence un rôle important dans le verdissement des Alpes. Les régions montagneuses se réchauffent environ deux fois plus vite qu’ailleurs sur la planète. Ce réchauffement entraîne le verdissement de la végétation dont l’augmentation subséquente fait avancer le cycle. La présence d’une vie végétale plus dense à plus haute altitude dans les zones où elle n’est pas la norme peut mettre en danger les communautés végétales et animales, et libérer davantage de gaz à effet de serre par la fonte du pergélisol.
Le verdissement peut également être un obstacle à la couverture neigeuse. Avec moins de neige une zone réduit sa capacité à réfléchir le rayonnement solaire. L’incapacité à réfléchir cette énergie contribue au réchauffement global. Au-delà des Alpes, le verdissement est un phénomène que l’on observe dans l’Arctique. C’est une réalité qui doit être considérée comme un indicateur du changement climatique global. Les auteurs de l’étude expliquent que cette évolution la végétation est maintenant acceptée par la communauté scientifique mais reste sous-estimée par le public.
Alors que des efforts sont consentis pour créer des zones protégées de biodiversité dans les Alpes, une action majeure est nécessaire pour ralentir cette tendance au verdissement. Les études montrent que les modifications des précipitations induites par le changement climatique réduiront la couverture neigeuse jusqu’à 25 % dans les Alpes au cours des 10 à 30 prochaines années. On peut essayer d’atténuer ces effets à petite échelle, mais si rien n’est fait pour s’attaquer à la source du problème – les émissions de gaz à effet de serre – ces efforts seront vains.
Source : NBC News, Yahoo News.

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The European Alps are associated with images of snow-covered mountains and villages. But a new study published in the journal Science confirms a worrying trend about the winter-sports destination: The Alps are turning from white to green. Researchers report that a process called “greening” is occurring over large areas of the Alps. The term refers to an increase in plant growth and spread which can accelerate climate change.

Greening can potentially cause a few positive consequences, but the negative consequences outweigh these effects. According to the study, this phenomenon is occurring across 77 percent of the European Alps above the tree line. An earlier estimate reported this was happening in just 56 percent of the region. The researchers also found that snow cover has declined significantly in 10 percent of the Alps. The figures are based on an analysis of 38 years of data. The scientists evaluated information captured by the Landsat Missions, a group of eight satellites that use remote sensors to collect data.

While 10 percent may sound small, the potential impact is large. Beyond playing an important role in ecosystems, snow is essential for people as a source of drinking water. Forty percent of Europe’s drinking water stems from this area. The Alps are called the “water towers” of Europe. A reduction in snow does not mean there will be less drinking water available tomorrow, but it does suggest a concerning long-term trend.

Carbon dioxide definitely plays a role in the greening of the Alps. Mountain regions are warming about twice as fast as the global average. This warming drives greening and the subsequent increase in vegetation pushes the cycle forward. Taller and denser plant life in areas where this isn’t the norm can put alpine plant and animal communities at risk and release further greenhouse gases through the melting of permafrost.

Greening can also prevent snow cover, and less snow harms an area’s ability to reflect solar radiation. An inability to reflect this energy contributes to overall warming. Beyond the Alps, greening is well-established in the Arctic, a reality some experts say should be viewed as a bellwether of global climate change. The authors of the study say that vegetation trends are now well-known among the scientific community but are certainly underappreciated phenomena among the public.

While there are efforts underway to create protected areas of biodiversity in the Alps, major action is needed to slow this trend. Overall, changes in precipitation driven by climate change are expected to reduce snow cover by up to 25 percent in the Alps, over the next 10 to 30 years. Humans can try to mitigate these effects on small scales, but if they don’t change the source of the problem – greenhouse gas emissions – it will be a rather feeble effort.

Source : NBC News, Yahoo News.

Photo : C. Grandpey

Incendies de végétation et glace arctique // Wildfires and Arctic ice

D’énormes incendies de forêt ont ravagé la Californie et la Sibérie au cours des dernières années. Les scientifiques expliquent qu’ils peuvent avoir un impact plus vaste qu’on ne le pensait auparavant. En effet, ces vastes incendies envoient des particules de suie si haut dans l’atmosphère qu’elles sont transportées jusqu’en Arctique où elles intensifient les conséquences du réchauffement climatique.
Les températures au-dessus de l’Arctique augmentent deux fois plus vite qu’ailleurs dans le monde. La calotte glaciaire arctique agit comme un immense pare-soleil pour la Terre car elle renvoie une grande quantité de lumière solaire vers l’espace. À mesure que cet albédo disparaît, la lumière du soleil réchauffe la Terre, contribuant à l’augmentation des températures. Les modèles scientifiques prédisent déjà que d’ici le milieu du siècle l’Arctique sera complètement libre de glace en été.
Selon une étude publiée en novembre 2021 dans la revue Atmospheric Chemistry and Physics, les modèles climatiques actuels sous-estiment d’un facteur trois l’impact sur l’Arctique du carbone noir généré par les incendies de forêt.
L’impact des feux de forêt en Californie sur la calotte glaciaire arctique est encore mal connu, mais nous savons avec certitude que les feux de forêt ‘zombie’ (NDLR: ceux qui se consument de manière souterraine, même en hiver) en Sibérie et ceux qui ravagent l’Amérique du Nord année après année, rejettent du carbone noir qui atteint l’Arctique. Cette région du monde est très affectée car ces sources d’émission sont proches. En revanche, l’Antarctique n’est pas concerné car le continent est beaucoup plus éloigné.
A noter que les suies émises par les incendies en Inde noircissent également les glaciers de l’Himalaya et accélèrent leur fonte.
Un effet indiscutable du carbone noir est qu’il assombrit la glace et accélère sa fonte. En revanche, on n’est pas certain que le carbone noir réchauffe également l’atmosphère. Un chercheur finlandais explique que ses effets peuvent aller dans les deux sens. Les incendies de forêt, par exemple, peuvent dégager du soufre aux côtés du carbone noir, ce qui peut renvoyer la lumière dans l’espace et refroidir l’atmosphère. Si cet effet l’emporte sur les autres impacts du réchauffement, alors ce n’est peut-être pas si mauvais pour la planète. Cependant, d’autres particules qui composent le carbone noir peuvent être recouvertes de produits chimiques qui les rendent plus absorbantes, ce qui signifie qu’elles dégagent encore plus de chaleur. Selon l’origine du carbone noir et les différentes concentrations, il peut alors avoir un effet de refroidissement ou de réchauffement. Le consensus actuel tend toutefois à pencher pour un effet de réchauffement.
Source : Yahoo News. L’article original peut être lu dans le Business Insider.

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Huge wildfires have affected California and Siberia during the past years. Scientists say they may have wider-reaching implications than previously thought. The vast blazes send soot particles so high into the atmosphere that they are carried as far as the Arctic, where they intensify the impact of global warming.

Temperatures over the Arctic are rising twice as quickly as average global temperatures. The Arctic ice sheet acts like a huge sun visor for the Earth: it reflects a large amount of sunlight back to space. As this albedo disappears, the sunlight instead warms the Earth, contributing to global temperature rises. Scientific models already predict that by the middle of the century, the Arctic will be completely free of ice in the summer.

According to a study published in November 2021 in the journal Atmospheric Chemistry and Physics, current climate models underestimate the contribution of wildfires to black carbon in the Arctic atmosphere by a factor of three.

The impact of the wildfires in California on the Arctic ice sheet is still badly known, but we know for sure that the Zombie Siberian wildfires and those that ravage North America year after year, throw up black carbon that makes it to the Arctic. This region of the world is affected quite a lot because these emission sources are fairly close, whereas the Antarctic is much, much further away.

It should be noted that the soot emitted by fires in India also darkens the glaciers in the Himalayas and accelerates their mrelting.

One indisputable effect of the black carbon is that, as it darkens the ice, the ice is more likely to melt. There is more uncertainty about whether the black carbon also warms the atmosphere. A Finnish researcher explains that its effects can cut both ways. Forest fires, for instance, can give off sulfur alongside the black carbon, which may reflect light back into space and actually cool the atmosphere down. If this effect outweighs other warming impacts, then it may not be so bad for the planet. However, other particles that make up black carbon can be coated by chemicals that make them more absorbent, meaning that they will give off even more heat. Depending on the origin of the black carbon and the different proportions, then it can have a cooling effect and warming effect. The current consensus is leaning towards saying that there is a net warming effect.

Source: Yahoo News. The original article can be read in the Business Insider

Le carbone noir des incendies en Sibérie atteint la banquise arctique